工业自动化控制系统通讯网络应用的探讨

于斐斐 刘杰

摘要：随着社会的进步，我国的科学技术飞速发展，这在一定程度上促进了计算机技术的进步，如今计算机信息技术已经渗透到各行各业中，并且推动各个行业的快速发展。本文就主要围绕信息技术在建筑工程管理中的应用进行简单的阐述，供相应的管理者进行参考。

关键词：信息技术;建筑工程管理;应用

中图分类号：TU71-39 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2017）09-002-01

Abstract： with the rapid development of information technology， the structure of industrial automation system is undergoing tremendous changes. According to therequirementsofthedifferentindustrialproductionneeds，andfielddevice，designthereasonablenetworkstructure，improvetheopenness，reliability，real-time and rapidity of communication， to ensure the efficient operation of the whole system， became a major trend of the current industrial development in our country. Thispaperdiscussestheapplicationofcommunicationnetworkinindustrialautomationsystem，soastoimprovethecompetitivenessofindustry.

Key words： industrial automation; Automatic control system; Communication network

如何根据实际的现场工业生产要求以及现场设备，设计合理的网络结构，保证通讯系统在可靠、实时、开放、快速的环境中运行，这已经在工 业自动化领域中，成为了最热门的研究话题。可见，对此展开讨论对于工业自动化领域而言，具有十分现实而又重要的意义。

1 速度同步控制系统的建立

由于速度同步控制系统规模过于庞大，而文章字数有限，因此无法将其完全描述。所以，本文将模拟设计一种速度同步控制系统，进而在探讨 实现其硬件组态和软件实现的基本构成。

1.1 控制器的选择

众所周知，在工业自动化网络通讯系统中，速度同步控制系统对实时性有着较高的要求，所以在控制器的选择标准上，运算速度和缓存空间往 往是核心要素。而一般的大型系统，其输入输出控制点数通常都是在几百 点至上千点，对应的控制器类型为大中型。由于控制器自身必须在同一时 间内承担实时的高速运算和数据通讯的任务，因此只用上位机来完成，难 以实现。针对这一情况，我们可以选用 PLC 控制。

1.2 控制系统通讯网络的选择

在工业生产现场通常都是由多台交流变频器对电机进行控制的，这就 意味着，选择必须有一种用于针对变频器和电机构成的速度闭环系统与控 制器之间的通讯，也就是我们通常所说的现场级与监控级之间的通讯。

该层网络具有自己的独特性，但往往对通讯网络的要求极高：需要通讯稳定可靠，且传输速度快横向扩展性好。那么，我们以选择的 PLC 为例， 就可选择 Profibus-DP 现场总线，与变频器智能从站构成现场级通讯网络。控制级网络其实是一种上层控制网络，其主要用于上层管理，这就决定了该系统需要具备与下层网络控制器有很好的耦合性，同时需要具备较强的横向、纵向扩展能力，最为重要的是其对传输速度的要求也较高。

2 抗干扰系统研究

尽管在专业的控制装置作用下，自动化控制通讯系统在工业生产环境中，受到的干扰并不大。因为，在整个设计的过程中一般会采用多层次抗T 扰和精选元件措施，能够让通讯系统在恶劣的工业环境中，保持其运行的稳定性和可靠性。

不过，因为通讯系统一般直接和现场的 I/0 设备相连，这也就意味着有很多的外来干扰，能够轻易的通过电源线或 I/o 传输线侵入，最终导致控制系统的误动作。而随着应用环境越来越复杂，系统受到来自内外的干 扰也越来越多。

因此，为了确保工业自动化系统中的通讯网络能够正常运转，就需要研究人员和操作人员在实际的工作中，认真研究控制系统抗干扰信号的来源、成因及其抑制措施，全面提高控制系统的抗干扰能力，才能保证及 可靠性具有重要的意义。

2.1 硬件抗干扰的措施抗电源干扰：

从相关数据来看，电源波动造成的电压畸变或毛刺，有 70%是从电源耦合进来的。为了解决这一问题，可以采用下列几种抗干扰方法：

1）分离供电系统

动力电源回路中的断路器、接触器闭合、断开时，都会产生冲击电流 或产生电弧，此时就会对信号产生干扰，那么解决这一问题，可以把系统 的动力电源和控制电源分成两路，即动力电源由普通三相 380V 交流电源供应;控制电源由 UPS 电源供应。

2）使用隔离变压器

因为电源变压器是电源部分的主要元件，因此，为了更好的减少电网中的干扰，通常选择变压器容量应比实际需要大 1.2～1.5 倍左右的隔离变压器。同时，在实际的使用过程中，需要确保变压器的屏蔽层良好接地， 同时次级线圈连接线一定要使用双绞线，这样才能更有效的减少电源线间干扰。

2.2 接地

接地是系统结构、设备组装、以及现场安装的重要环节。一般来说，接 地主要是为了实现以下两个目标，即预防触电和为设备、系统提供基准电位，增强抗干扰能力。前者一般称为安全接地，后者则称为功能性接地。

2.3 合理布线

在抗干扰措施中，合理布线是重要的途径。因此，在布线的过程中，应该尽可能的根据实际的需要，采用有效的布线方式，包括对导线的类型、 线径的粗细、走线的方式等方面的合理控制。

2.3.1 电缆选择

必须要严格根据回路的特点，选择最恰当的电缆和铺设方法，以便能够达到不用或少用特殊的、格昂贵的电缆就能到达的效果。基本原则就是：以经济和效果为前提，兼顾实施方便而尽量减少电缆品种。

2.3.2 电缆铺设

合理的铺设电缆，能够大大的减少电磁干扰。由于动力电缆为高压大电 流线路，因此当信号线靠近时就必然会产生干扰，那么，在布线时就需要尽 可能的将动力电缆、信号线以及通信线分开走线。此外，需要保证在控制柜 外部布线时，把通信电缆、控制电缆、动力电缆、输入 / 输出线分开单独布线，而且一定要按照相关的要求，确保他们之间的距离在合理范围内。

2.3 软件抗干扰措施

由于硬件抗干扰存在随机性，尤其是在现代工业环境中，硬件干扰很难排除或者是杜绝，因此，就需要充分发挥软件的灵活性，全面的提高系 统抗干扰能力。

2.3.1 通过“看门狗”，对系统的运动状态进行监控

由于PLC 内部的软元件丰富，因此，抓住这一特点可以设计一些程序，有效的屏蔽输入元件的误信号，进而能够有效的避免输出元件的误动作。那么在设计应用程序时，就可以充分发挥 " 看门狗" 对系统各组成部分运行状态的监控。

2.3.2 提高输入信號的信噪比

提高输入信号的信噪比，也是抗干扰的有效途径。通常会选择软件数 字滤波，来确保有用信号的真实性。

3 结束语

总而言之，在现代工业自动化控制系统中，通讯网络是否能够正常的使用，使用的过程是否稳定顺畅，决定了该系统运行的效率。因此，就需要科研人员和操作人员，从各自的工作出发，研究出实用有效的通讯系统， 并制定有效的抗干扰措施。

参考文献：

[1]冯冬芹，黄文君等.工业通讯网络与系统集成[M].北京：科学出版社， 2005.

[2]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，2012.